JP3679307B2

JP3679307B2 - 内燃機関の冷却装置

Info

Publication number: JP3679307B2
Application number: JP2000111061A
Authority: JP
Inventors: 榮一石田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-04-12
Also published as: JP2001295650A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の冷却装置に係り、トラクタエンジン、バックホー等の建設機械のエンジンに使用される。
【０００２】
【従来の技術】
生物生産機械ハンドブック（農業機械学会編・コロナ社発行）の第２７０ページに記載されているように、「トラクタエンジンは重負荷運転や低速、定置運転を行うため、水冷で、強制循環ラジエータ方式が採用されている。冷却水ポンプは、遠心式インペラ形で冷却用ファンと同軸に設けられ、冷却水を放熱器（ラジエータ）の下部から吸い上げ、加圧してクランクケースとシリンダヘッド内のウォータジャケットに送り込む。燃焼室などを冷却した水は８２℃以上のときは、ウォータマニホルド先端に設けられたサーモスタットを通ってラジエータに上部から戻る。ラジエータの放熱板はほこりや虫による目詰まりの少ないルーバレスコルゲートフィンが使用されている。ラジエータキャップには加圧式が用いられている。」
図４を参照して概説すると、エンジン１はエンジンルーム２を画成するボンネット（エンジンカバー）３で取り囲まれており、該エンジン１の前方には冷却ファン４が巻掛伝動体５を介して駆動可能として備えられ、冷却ファン４の前方にラジエータ６が配設されている。
【０００３】
この図４に示した従来例においては、冷却ファン４の駆動で外気（空気）をボンネットの前面グリル部３Ａから矢示Ａのように吸込みラジエータ６のコア（放熱板）で熱交換を行い、矢示Ａ−１のようにエンジンルーム２内に流下させる型式の冷却装置（以下、吸込み型冷却装置という）。
又は、冷却ファン４の駆動でエンジンルーム２内の空気を矢示Ｂのように流動させ、ラジエータ６のコアで熱交換を行い、矢示Ｂ−１のように吐出させる型式の冷却装置（以下、吐出し型冷却装置という）とされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
吸込み型冷却装置は、エンジンルーム２内に熱がこもり易く、オペレータ（運転者等）が暑い環境にさらされるという課題がある。
一方、吐出し型冷却装置は、排風音が騒音要因になるという課題がある。
更に、両型式ともに、ラジエータ、冷却ファンおよびエンジンが同軸上（共通軸心上）に直列配置となっていることから、冷却系の設計においての自由度がなく、画一的な設計になるという課題があった。
【０００５】
また、ラジエータと冷却ファンは直列配置でかつ近接されていたので、振動（エンジン駆動に起因する振動、走行（作業を含む）振動等）またはファン軸の撓み等によって両者が相対的に干渉するおそれがあり、この干渉があるといずれか一方又は双方が破損したり駆動不能となり、メンテナンス（修正作業等）の頻度が増大するという課題があった。
本発明は、上述の課題を解消した内燃機関の冷却装置を提供することが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の目的を達成するために、エンジンルーム（１３）を画成するエンジンカバー体（１２）に空気取入口（１２Ａ）を備え、このエンジンカバー体（１２）に並設してシュラウド（１４）を設け、このシュラウド（１４）内の導風路（１４Ａ）と前記エンジンルーム（１３）とを区画する仕切壁（１６）に連通路（１５）を設け、前記シュラウド（１４）に冷却ファン（１８）とラジエータ（１９）とを配設し、前記冷却ファン（１８）の駆動で前記空気取入口（１２Ａ）からエンジンルーム（１３）内に空気を導入して連通路（１５）を介してシュラウド（１４）内の導風路（１４Ａ）に導入し、かつ、ラジエータ（１９）を通過したラジエータ流をシュラウド（１４）内の導風路（１４Ａ）に導入し、この２系統の導入空気を前記シュラウド（１４）に形成された排風口（１７）から排出するように構成した内燃機関の冷却装置において、
前記冷却ファン（１８）を水平軸心廻りで駆動するように前記排風口（１７）に配設すると共に、前記エンジンルーム（１３）内に収納されるエンジン（１０）と前記冷却ファン（１８）とを該冷却ファン（１８）の軸方向に並べて前記仕切壁（１６）を挟んで対向配置し、
この冷却ファン（１８）の軸心と交差する方向に面したシュラウド（１４）の面部に前記ラジエータ（１９）を配設し、
前記エンジンルーム（１３）の室内上部でエンジン（１０）の上方に空間を設け、該空間と前記導風路（１４Ａ）とを連絡する前記連通路（１５）をエンジン上方の空間から空気を直線状に排出するように前記仕切壁（１６）の上部に設けると共に、
前記エンジンルーム（１３）の室内上部空間内に空気を導入する空気取入口（１２Ａ）をエンジン上方の空間へ空気を直線状に導入するように前記冷却ファン（１８）の軸方向の前記仕切壁（１６）と反対側のエンジンカバー体（１２）の壁面上部に設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
このような構成とされていることから、冷却ファン（１８）を駆動することにより、エンジンカバー体（１２）に形成した空気取入口（１２Ａ）から外気がエンジンルーム（１３）内に矢示Ｃの如く導入されエンジンルーム（１３）内を流下して該エンジン（１０）を空冷するとともに、連通路（１５）を介してシュラウド（１４）内に矢示Ｄのように導入される。
一方、ラジエータ（１９）においては、矢示Ｅのように外気がシュラウド（１４）内に導入されて熱交換されてエンジン（１０）のウォータジャケット等に送水されて水冷し、一方、この２系統の導入空気（混合気流）は排風口（１７）から矢示Ｆのように排出されるのである。
【０００８】
前記ラジエータ（１９）は冷却ファン（１８）の軸心と交差（交叉）する方向に面したシュラウド（１４）の面部に配設され、これ故、シュラウド（１４）の上部（天井面）、側部（左右いずれかの面部）若しくは下部（底面）等に配設できて設計の自由度が拡大され、これ故、トラクタ、バックホー等において、運転席、燃料タンク等のタンク類、バッテリー、コントロールバルブ等の機器に応じて最善位置に配設できるのである。
前述の請求項１において、前記ラジエータ（１９）は、前記シュラウド（１４）の天井面部又は側面部の何れかに装着されていることが推奨される（請求項２）。
【０００９】
このように、エンジン（１０）、冷却ファン（１８）およびラジエータ（１９）を共通軸心上に直列配置していないことから、冷却ファン（１８）とラジエータ（１９）との相互干渉はなくなり、故障要因およびメンテナンス頻度も少なくできるのである。
前述の請求項１又は２において、排風口（１７）には排風流を取り囲む筒部（２０）が排風方向に延伸されていることが推奨される（請求項３）。
これによって、吐出型であっても騒音が抑制できるのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明に係る内燃機関の冷却装置の実施の形態について説明する。
図１において、エンジン１０は基台１１に載置（搭載）されており、エンジンカバー体１２によって画成されたエンジンルーム１３内に収容されている。
なお、基台１１はトラクタ、乗用田植機、コンバイン等の農業用走行車のときは車体又は前車軸フレーム等であり、バックホー、クレーン車等の旋回形作業車両（建設機械）のときは、縦軸心廻りに旋回する旋回機台等である。
【００１１】
また、エンジン１０は基台１１に対してゴムマウント等の弾性支持体を介して搭載することが推奨されるが、その支持手段（連結手段）はボルト等による締結手段であっても良い。
エンジンルーム１３を画成するエンジンカバー体１２は、板金、樹脂板（強化繊維入を含む）製であって、エンジンルーム１３内に外気を取り込むための空気取入口１２Ａが形成され、該カバー体１２は基台１１に対して着脱自在とされるか基台１１にカバー体の一部を固定してこの固定カバー体に対してヒンジ等で開閉自在な可動カバー体とからなる構成とすることにより、メンテナンス性を考慮することが望ましい。
【００１２】
なお、空気取入口１２Ａには、ルーバー又はメッシュ等の粉塵捕集器を装着することが望ましいが、該捕集器を装着しなくとも良い。この捕集器を装着するときは回動形式、摺動形式とすることが望ましい。
エンジンカバー体１２に並設してシュラウド（導風路を有する箱体）１４が備えられており、このシュラウド１４内の通路（導風路）１４Ａと前記エンジンルーム１３とを連絡する連通路１５がシュラウド又はエンジンカバー体（これらを仕切る壁板１６）のいずれかに形成されている。
【００１３】
シュラウド１４は前述したエンジンカバー体１２と同様（同質）な材料で作成されており、また、連通路１５には前述した取入口１２Ａに装着した粉塵捕集器を装着することも可能である（装着しないときもある）。
シュラウド１４には円形状の排風口１７が形成されており、この排風口１７には吐出式の冷却ファン１８が内装されている。
冷却ファン１８はこのファン軸１８Ａが水平軸心廻りでエンジン１０によって駆動するように配設されており、この冷却ファン１８の軸心と交差する方向に面したシュラウド１４の面部にラジエータ１９が配設され、図１で示した第１の実施の形態ではシュラウド１４の天井面部にラジエータ１９が配設されている。
【００１４】
ここに、冷却ファン１８が回転駆動されると、空気取入口１２Ａから外気が符号Ｃで示すようにエンジンルーム１３内に導入され、エンジン１０を空冷するとともに連通路１５を介して符号Ｄで示すように導風路１４Ａに至り、一方、ラジエータ１９に対しては符号Ｅで示すように外気がラジエータ１９のコア（放熱体）を通過して熱交換され、排風口１７を介して符号Ｆで示すように吐出されるのである。
図１で示すようにエンジン１０と冷却ファン１８はシュラウド１４を介して対向配置されているとともに排風口１７には、排風流Ｆを取り囲む筒部２０が排風方向に延伸されており、ここに、冷却ファン１８がシュラウド１４に内装される形態となって吐出式であってもファン駆動による騒音、振動音等が筒部２０によって遮音されるのである。
【００１５】
図２は本発明の第２実施形態を示しており、ラジエータ１９の配設部位が図１と相違している。
すなわち、図２ではラジエータ１９がシュラウド１４の図では右側面部に装着されている。
このように、ラジエータ１９の装着部位が任意であり、ここに設計の自由度が向上され、従って、ラジエータ１９は左側面部、底面部等にも装着可能となるのである。
【００１６】
また、空気取入口１２Ａと連通路１５はそれぞれひとつずつ形成しても良いが一方をひとつで他方を複数として形成しても双方を複数形成しても良い。
冷却ファン１８はエンジン動力で巻掛伝動体を介して駆動しても良いし、ファンモータで直接駆動しても良い。
図３は他の開示技術を示しており、ラジエータ１９の前面（防虫網等）に粉塵等が付着したときこれを排除するようにしたものである。
すなわち、ラジエータ１９の後部に電動モータ等で回転駆動される吐出形のファン２１を付設したものであり、このファン２１は通常は回転駆動されないがエンジンカバー体１２を開放してメンテナンス等を行うとき、この開放状態をスイッチ等で検出して電動モータを起動することでファン２１を駆動して符号Ｇで示すようにラジエータ１９の前面に付着している粉塵等を排除するようになっている。
【００１７】
すなわち、通常運転時にはファン２１を停止状態にしておいて、冷却ファン１８の駆動でラジエータ１９にて熱交換してエンジンルーム１３内を通過させて外部に排出する。
エンジン１０その他を整備するときは、エンジン１０を所定時間だけアイドリングさせ、この信号でファン２１を所定時間だけ駆動することでラジエータ１９に付着している粉塵を排除するし、カバー体１２を整備のため開放したときにもファン２１を駆動するのである。
【００１８】
この図３にて開示の技術を本発明に適用することも可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、従来、エンジン、ラジエータおよび冷却ファンの配設位置が画一的で設計の自由度が少なかったという課題を一挙に解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す前面図である。
【図３】他の開示技術を示す側面図である。
【図４】従来例の側面図である。
【符号の説明】
１０エンジン
１２エンジンカバー体
１２Ａ空気取入口
１３エンジンルーム
１４シュラウド
１５連通路
１７排風口
１８冷却ファン
１９ラジエータ

Claims

エンジンルーム（１３）を画成するエンジンカバー体（１２）に空気取入口（１２Ａ）を備え、このエンジンカバー体（１２）に並設してシュラウド（１４）を設け、このシュラウド（１４）内の導風路（１４Ａ）と前記エンジンルーム（１３）とを区画する仕切壁（１６）に連通路（１５）を設け、前記シュラウド（１４）に冷却ファン（１８）とラジエータ（１９）とを配設し、前記冷却ファン（１８）の駆動で前記空気取入口（１２Ａ）からエンジンルーム（１３）内に空気を導入して連通路（１５）を介してシュラウド（１４）内の導風路（１４Ａ）に導入し、かつ、ラジエータ（１９）を通過したラジエータ流をシュラウド（１４）内の導風路（１４Ａ）に導入し、この２系統の導入空気を前記シュラウド（１４）に形成された排風口（１７）から排出するように構成した内燃機関の冷却装置において、
前記冷却ファン（１８）を水平軸心廻りで駆動するように前記排風口（１７）に配設すると共に、前記エンジンルーム（１３）内に収納されるエンジン（１０）と前記冷却ファン（１８）とを該冷却ファン（１８）の軸方向に並べて前記仕切壁（１６）を挟んで対向配置し、
この冷却ファン（１８）の軸心と交差する方向に面したシュラウド（１４）の面部に前記ラジエータ（１９）を配設し、
前記エンジンルーム（１３）の室内上部でエンジン（１０）の上方に空間を設け、該空間と前記導風路（１４Ａ）とを連絡する前記連通路（１５）をエンジン上方の空間から空気を直線状に排出するように前記仕切壁（１６）の上部に設けると共に、
前記エンジンルーム（１３）の室内上部空間内に空気を導入する空気取入口（１２Ａ）をエンジン上方の空間へ空気を直線状に導入するように前記冷却ファン（１８）の軸方向の前記仕切壁（１６）と反対側のエンジンカバー体（１２）の壁面上部に設けたことを特徴とする内燃機関の冷却装置。
前記ラジエータ（１９）は、前記シュラウド（１４）の天井面部又は側面部の何れかに装着されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却装置。
冷却ファン（１８）を配設している排風口（１７）には、排風流を取り囲む筒部（２０）が排風方向に延伸されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の冷却装置。